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Trigonometrische Funktionen Grenzwert berechnen

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Grenzwerte

Tags: Grenzwert

 
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Henri2603

Henri2603 aktiv_icon

19:57 Uhr, 19.06.2023

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Guten Abend allerseits!
Im laufe meiner Prüfungsvorbereitung von Mathematik 1, bin ich bei der Grenzwert Berechnung auf ein kleines Problem gestoßen. Im angehängten Bild könnt ihr euch die Aufgabe mal anschauen.
Mein Problem besteht darin, dass ich nicht genau weiß, wie genau ich diese Gleichung matjematisch korrekt lösen kann um möglichst 4 von 4 Punkten zu erreichen.
Mit dem Satz von L'Hospital komme ich nicht wirklich weiter.
So wie ich es verstehe, ist es ja egal ob ich mich von positiv oder negativ unendlich annähere, denn in der Klammer würde immer Null, und somit generell 0 herauskommen.
Wenn das so stimmt würde ich mich freuen, wenn mir jemand wie schon erwähnt zeigen kann wie man das korrekt notiert.

*Taschenrechner ist nicht erlaubt
*eine Lösung möchte uns der Dozent nicht geben

Danke im voraus.

Bild_2023-06-19_195726742

Für alle, die mir helfen möchten (automatisch von OnlineMathe generiert):
"Ich benötige bitte nur das Ergebnis und keinen längeren Lösungsweg."
Hierzu passend bei OnlineMathe:
Grenzwert (Mathematischer Grundbegriff)
Regel von l'Hospital (Mathematischer Grundbegriff)
Wichtige Grenzwerte

Online-Übungen (Übungsaufgaben) bei unterricht.de:
 
Online-Nachhilfe in Mathematik
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pivot

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20:30 Uhr, 19.06.2023

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Hallo,

es gibt häufig verschiedene Wege um ans Ziel zu kommen. Meine Idee hier wäre den zweiten Faktor (Klammer) mit (1+cos(1x)) zu erweitern. Und dann den trigonometrischen Pythagoras anzuwenden.

Gruß
pivot
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HAL9000

HAL9000

20:43 Uhr, 19.06.2023

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Für mich sieht das ganze nach der Substitution t=1x schon ein Stück angenehmer aus:

limxx2(1-cos(1x))=limt0+1-cos(t)t2

Wie es von hier aus weitergeht, da gibt es zahlreiche Möglichkeiten, z.B. Rückführung auf den Standardgrenzwert limt0sin(t)t=1, oder auch anders...
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eschmid

eschmid aktiv_icon

22:04 Uhr, 19.06.2023

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Ein Anmerkung zu der Aufgabe muss ich loswerden:

Es ist hier kein Taschenrechner erlaubt, aber der kann hier auch nicht weiter helfen.

Der Dozent hat eine Funktion gewählt, welche sich schwer automatisch berechnen lässt.

Ich hab es mit JavaScript getestet, da kommen bei großen x-Werten Ergebnisse raus, auf die man sich absolut nicht verlassen kann.

Auch wenn man

(1-cos(1x))xx

statt

x2(1-cos(1x))

berechnet, was dasselbe sein sollte, kommen hier total unterschiedliche Ergebnisse heraus , bei größeren x-Werten.

Bei größeren x-Werten müsste man mit höherer Genauigkeit rechnen, um ein akzeptables Ergebnis zu erhalten.


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pivot

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22:37 Uhr, 19.06.2023

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@eschmid

Der entscheidende Punkt ist der, dass x. Da hilft das einsetzen von reellen Zahlen hier wenig.
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Roman-22

Roman-22

23:10 Uhr, 19.06.2023

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> Mit dem Satz von L'Hospital komme ich nicht wirklich weiter.
Warum sollte die de l'Hôspital-Keule hier denn nicht fruchten??

Wenn du den Term, der zunächst ein unbestimmter Ausdruck der Form " 0 " ist, umschreibst zu 1-cos(1x)1x2, dann hast du einen de l'Hôspital tauglichen Ausdruck der Form " 00 ".
Und wenn die Anwendung von de l'Hôspital bei der Aufgabe erlaubt ist, dann führt hier die zweimalige Anwendung von de l'Hôspital schnell zum Grenzwert 12.

P.S.: Deinen Jammer wegen der "inakzeptablen" Ergebnisse beim Einsetzen von Werten kann ich nicht nachvollziehen. Vielleicht solltest du beachten, dass das Argument 1x natürlich als Wert im Bogenmaß zu sehen ist. Wenn man hier das Gradmaß unterstellt, ist der Grenzwert π2648000.00015.
Jedenfalls zeigt das Einsetzen steigender Werte sehr rasch die Konvergenz gegen 0,5
Natürlich kippt das bei sehr großen Werten irgendwann mal, wenn cos(1x) wegen begrenzter genauigkeit genau 1 ergibt und der Gesamtausdruck dann folglich zu 0 vereinfacht wird.
B


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Mathe45

Mathe45

23:14 Uhr, 19.06.2023

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Oder Reihenentwicklung.
1-cos(1x)=1-1+12x2-14!x4+...
x2(1-cos(1x))=12-14!x2+...
limx(,,,)=12